Der mediale temporale Kortex (MTL) ist ein kritischer Bereich des Gehirns, der eine zentrale Rolle bei Gedächtnisprozessen spielt. Er ist Teil des Temporallappens, auch Schläfenlappen oder Lobus temporalis genannt, einem der vier Hauptlappen der Großhirnrinde. Der Temporallappen befindet sich unterhalb der lateralen Fissur auf beiden Gehirnhälften des Säugetierhirns und ist an der Verarbeitung sensorischer Inputs, dem visuellen Gedächtnis, dem Sprachverständnis und der emotionalen Assoziation beteiligt.
Anatomie und Struktur des Temporallappens
Der Temporallappen wird durch den Sulcus lateralis vom Scheitel- und Stirnlappen abgegrenzt und grenzt posterior an den Hinterhauptlappen. Er enthält den primären auditorischen Kortex, das Wernicke-Sprachzentrum und wichtige Gedächtnisstrukturen. Der mediale Temporallappen umfasst Strukturen, die für das deklarative oder Langzeitgedächtnis von Bedeutung sind.
Schlüsselstrukturen des medialen Temporallappens
Zu den für das Langzeitgedächtnis kritischen Strukturen des medialen Temporallappens gehören:
- Hippocampus: Er ist für die Gedächtnisbildung von entscheidender Bedeutung.
- Hippocampus-Region: Sie umfasst die perirhinalen, parahippokampalen und entorhinalen neokortikalen Regionen.
Der Hippocampus ist essentiell für die Bildung neuer Gedächtnisinhalte, während der umgebende mediale temporale Kortex eine wichtige Rolle bei der Gedächtnisspeicherung spielt. Auch die präfrontalen und visuellen Cortices sind an der expliziten Erinnerung beteiligt.
Gedächtnisfunktionen des medialen Temporallappens
Der mediale Temporallappen spielt eine zentrale Rolle bei Gedächtnisprozessen, sowohl bei der Enkodierung als auch beim Abruf von Gedächtnisinhalten. Das deklarative oder explizite Gedächtnis, das durch den medialen Temporallappen unterstützt wird, umfasst das bewusste Gedächtnis, das in semantisches Gedächtnis (Fakten) und episodisches Gedächtnis (Ereignisse) unterteilt ist.
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Das Zwei-Pfad-Modell des medialen Temporallappens
Ein anatomisch-motiviertes Modell, das "Zwei-Pfad-Modell", postuliert zwei parallele Verarbeitungspfade im MTL:
- Anteriorer Pfad: Dieser Pfad (perirhinaler Kortex - lateraler entorhinaler Kortex) ist primär mit Objektinformation befasst.
- Posteriorer Pfad: Dieser Pfad (parahippokampaler Kortex - medialer entorhinaler Kortex) ist primär mit räumlicher Information befasst.
Studien haben gezeigt, dass diese Pfade auch selektiv beim Abruf objektbezogener und räumlicher Information aus dem Arbeitsgedächtnis aktiviert sind, insbesondere nach Distraktion. Mittels hochauflösender funktioneller Magnetresonanztomographie konnte eine funktionelle Dissoziation zwischen lateralem und medialem entorhinalen Kortex im Menschen aufgezeigt werden.
Modulation durch Belohnungsinformationen
Die Reaktivierungssignale in diesen Verarbeitungspfaden können durch assoziierte Belohnungsinformationen moduliert werden. Beim Abruf zeigen die Substantia nigra/ventrale tegmentale Area (SN/VTA) Reaktivierungssignale von Belohnungsinformationen, und der fusiforme Gesichtsareal (FFA)/ parahippocampale Ortsareal (PPA) zeigen Reaktivierungssignale für visuelle Information.
Kortikale Topographie und Zeitverlauf des Abrufes
Die kortikale Topographie und der Zeitverlauf des Abrufes materialspezifischer Information wurden mittels EEG untersucht. Es zeigte sich eine anterior-posterior Dissoziation für den Abruf von Gesichtern bzw. Landschaften aus dem Arbeitsgedächtnis, die durch Distraktion verstärkt war.
Funktionelle Spezialisierung und Konnektivität
Verschiedene Funktionen sind in unterschiedlichen Bereichen und Strukturen des Gehirns verankert. Bestimmte Bereiche der Großhirnrinde sind für die Wahrnehmung der Außenwelt, die Vorstellung unserer Zukunft und das Nachdenken über andere Menschen zuständig. Der mediale Temporallappen (MTL) umfasst im Wesentlichen den Hippocampus, den parahippocampalen Kortex, den perirhinalen Kortex und den entorhinalen Kortex.
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Herausforderungen bei der Untersuchung des medialen Temporallappens
Eine große Herausforderung bei der Untersuchung des MTL ist seine anatomische Variabilität bei verschiedenen Menschen. Frühere Studien, die Durchschnittsdaten von Gruppen verwendeten, verwischten feine anatomische Details zwischen verschiedenen Unterregionen des menschlichen MTL, die sich in unmittelbarer Nähe zueinander befinden. Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass diese Hirnregion stark durch Empfindlichkeitsartefakte beeinträchtigt wird, weshalb es nur sehr begrenzt möglich ist, qualitativ hochwertige MRT-Signale zu erhalten.
Neue Erkenntnisse durch hochauflösende Bildgebung
Durch einen neuartigen Ansatz der Bildgebung und der hochauflösenden funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRI) konnten kortikale Netzwerke identifiziert werden, die mit dem menschlichen medialen Temporallappen verbunden sind und die der bisherigen Gedächtnisforschung beim Menschen unbekannt waren. Diese kortikalen Netzwerke gibt es auch bei Tieren, und es gibt Hinweise auf potenziell neue kortikale Bahnen im menschlichen Gedächtnissystem im Vergleich zu nicht-menschlichen Primaten.
Bedeutung der Konnektivität des entorhinalen Kortex
Die Konnektivität des entorhinalen Kortex ist von besonderem Interesse, da dies eine der ersten Gehirnregionen ist, die beispielsweise von der Alzheimer-Krankheit betroffen sein kann. Die anatomischen Grenzen, innerhalb derer die menschlichen Gedächtnisfunktionen ablaufen, sind aufschlussreich für die Untersuchung der evolutionären Entwicklung von Verschaltungen des Temporallappens bei verschiedenen Spezies.
Der Temporallappen und das Arbeitsgedächtnis
Obwohl lange angenommen wurde, dass der Temporallappen für das Arbeitsgedächtnis eher irrelevant ist, deuten neuere Forschungsergebnisse darauf hin, dass er bei der Aufrechterhaltung von Inhalten im Arbeitsgedächtnis eine Rolle spielen kann, insbesondere wenn mehrere Inhalte gleichzeitig gemerkt werden müssen. Studien haben gezeigt, dass der ventrolaterale präfrontale Kortex (PFC) als Sitz der phonologischen Schleife und der dorsolaterale präfrontale Kortex als Sitz der zentralen Exekutive diskutiert werden. Der räumlich-visuelle Notizblock wird im rechten ventrolateralen Cortex vermutet.
Weitere Funktionen des Temporallappens
Neben seiner Rolle im Gedächtnis ist der Temporallappen an einer Vielzahl anderer Funktionen beteiligt:
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- Auditive Verarbeitung: Der Temporallappen enthält den primären auditorischen Kortex, der für die Verarbeitung von Schallinformationen zuständig ist.
- Sprachverarbeitung: Das Wernicke-Sprachzentrum, das sich im Temporallappen befindet, ist für das Sprachverständnis von Bedeutung.
- Visuelle Verarbeitung: Der Temporallappen spielt eine Rolle bei der Erkennung von Objekten und Gesichtern. Insbesondere der Gyrus fusiformis ist mit der (Wieder-)Erkennung von Gesichtern verbunden.
- Emotionale Verarbeitung: Die Amygdala, die sich im Temporallappen befindet, ist für die Verarbeitung von Emotionen zuständig und verleiht unserem Erleben affektive Färbungen.
- Geruchswahrnehmung: Der Uncus, eine Vorwölbung auf der Innenfläche des Temporallappens, ist Endpunkt der Riechbahn.
Klinische Bedeutung
Läsionen im Hippocampus und/oder im medialen temporalen Kortex können zu schweren Gedächtnisstörungen führen. Patienten mit leichter kognitiver Störung mit Angstsymptomen zeigen größere Raten von Atrophie (Schwund) in den Regionen des Temporallappens. Der Temporallappen spielt auch bei der emotionalen Einschätzung einer Situation eine wichtige Rolle. Die Konnektivität des entorhinalen Kortex ist von besonderem Interesse, da dies eine der ersten Gehirnregionen ist, die beispielsweise von der Alzheimer-Krankheit betroffen sein kann.
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